一、概述 　　 隨著計算機應(yīng)用技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的功能極大地提高。由于以太網(wǎng)的前景普遍被看好，各大數(shù)控生產(chǎn)商紛紛推出了具有以太網(wǎng)功能的數(shù)控系統(tǒng)。在DNC（Distributed Numerical Control）領(lǐng)域也出現(xiàn)了一種新型的數(shù)控機床網(wǎng)絡(luò)型式――基于以太網(wǎng)絡(luò)的DNC。以太網(wǎng)聯(lián)接是指將具有以太網(wǎng)功能的加工中心等數(shù)控機床以以太網(wǎng)的方式組網(wǎng)，實現(xiàn)單臺微機對多臺CNC的集中控制，其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成結(jié)構(gòu)如圖1所示。在這種方式下，DNC軟件開發(fā)商通常要根據(jù)數(shù)控生產(chǎn)商提供的開發(fā)軟件包進行二次開發(fā)，具體針對不同的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)出各自的通訊接口軟件。本文介紹的基于以太網(wǎng)的數(shù)控機床網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)JCSDNC（Ethernet）是針對FANUC系統(tǒng)開發(fā)的，適用于配有FANUC 0iB/15i/16i/18i/21i，Power Mate i-D/H系統(tǒng)的機床組網(wǎng)。 二、構(gòu)建以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)對數(shù)控系統(tǒng)的要求 　　 機床以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)要求數(shù)控系統(tǒng)在硬件上具有以太網(wǎng)功能，即具有以太網(wǎng)卡或快速以太網(wǎng)卡，在“軟件”方面則要求CNC具有內(nèi)置的以太網(wǎng)函數(shù)。其內(nèi)部通訊處理機制如圖2所示。對于內(nèi)置以太網(wǎng)卡，通訊過程的處理是通過CNC的CPU。這就意味著CNC的運行條件會影響內(nèi)置以太網(wǎng)卡的通訊，相應(yīng)地，內(nèi)置以太網(wǎng)卡的通訊狀況也會影響CNC的處理過程。 內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)的處理優(yōu)先級低于如下操作：自動循環(huán)或手動方式下每個主軸的運動控制。因此，在自動運行期間，通訊速度將會降低。另一方面，由于內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)的優(yōu)先級高于CNC的屏幕顯示操作、C語言執(zhí)行器（除高級任務(wù)）、宏命令執(zhí)行器（除執(zhí)行宏）。在執(zhí)行內(nèi)置以太網(wǎng)的通訊時，這些操作將會被延時處理。 　　 由以太網(wǎng)方式聯(lián)接的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度明顯地較串口高，每秒傳輸速率可以達(dá)到10M、100M。并且，由于加工中心的CNC系統(tǒng)內(nèi)置了一些函數(shù)接口，使以太網(wǎng)聯(lián)接可以實現(xiàn)控制計算機和數(shù)控系統(tǒng)的直接通訊。也就是說，在這種方式下不但可以實現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的快速傳輸，而且可以在主控計算機端自動獲得完全的設(shè)備信息、生產(chǎn)信息、遠(yuǎn)程控制加工中心，為自動化生產(chǎn)創(chuàng)造更完備的條件。 　　 數(shù)控機床網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)要更好的適應(yīng)生產(chǎn)的需要，在傳統(tǒng)DNC軟件的功能基礎(chǔ)上還需具備四個功能模塊：NC程序管理模塊、現(xiàn)場監(jiān)控模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊以及基于Internet進行遠(yuǎn)程訪問的數(shù)據(jù)通信部分。 三、功能模塊 　　 1. NC程序管理模塊 　　 NC程序作為加工過程中重要資源之一，對其進行高效的數(shù)據(jù)化管理已經(jīng)成為DNC軟件不可缺少的一部分。NC程序的管理根據(jù)管理目標(biāo)對象，分為對程序進行生命周期內(nèi)的管理和NC程序內(nèi)部信息管理。 　　 在本模塊中對NC程序的整個生命周期進行了嚴(yán)格的管理，從NC程序的生成到消亡都提供一套嚴(yán)格的管理手段。在不同時期，對NC程序的狀態(tài)可設(shè)置為編輯、審核、定型三種，其工作過程如圖3所示。程序的最初狀態(tài)是可以自由編輯的，經(jīng)過審核後可以開始進行試加工。而程序一旦經(jīng)試切驗證完成后就到達(dá)定型狀態(tài)，不能再進行編輯，直至消亡。 對NC程序的內(nèi)部屬性進行管理主要包括程序號、程序注釋、零件圖號、所加工的零件號、加工工序號、加工范圍、機床、用戶信息等進行管理。在本系統(tǒng)中可對程序根據(jù)圖號、零件名稱、工序、機床等進行多種條件的復(fù)合查尋，同時對加工程序編輯歷程、所用刀具清單、工藝卡片等進行管理。 2. 現(xiàn)場監(jiān)控模塊 　　 現(xiàn)場監(jiān)控模塊是實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。通過五類線或超五類線與具有以太網(wǎng)功能的數(shù)控機床直接聯(lián)接，可以實現(xiàn)控制、監(jiān)測和對數(shù)控機床的診斷。此外，目前市場上有一些軟件生產(chǎn)商把只具有串口通訊功能的加工中心以以太網(wǎng)方式甚至是無線方式聯(lián)接。這兩種方式在本質(zhì)上是區(qū)別于以太網(wǎng)聯(lián)接的，它們只是通過轉(zhuǎn)接口變換了聯(lián)接方式，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成以太網(wǎng)方式傳輸，其通訊的瓶頸依然存在于串口通訊。但這種做法可以克服工廠施工條件惡劣、布線不便等問題。 本模塊與CNC進行通訊，可以實時采集數(shù)控機床的加工狀態(tài)、聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、刀具信息、操作履歷，以及對刀具壽命進行管理。并且通過一定的權(quán)限確認(rèn)，可以在線修改各種設(shè)備參數(shù)和運行參數(shù)，從而實現(xiàn)底層設(shè)備的完全監(jiān)控。通過對采集到的工況數(shù)據(jù)進行處理，可以及時獲取加工業(yè)績、機床利用率等生產(chǎn)管理所需要的數(shù)據(jù)，如圖4所示。 3. 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊 　　 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊是利用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提供廣域范圍內(nèi)共享資源的平臺，并為實時監(jiān)測監(jiān)控、故障診斷提供支持。用戶可以隨時通過網(wǎng)絡(luò)查詢設(shè)備運行狀態(tài)以及設(shè)備現(xiàn)場的工況，對生產(chǎn)過程進行實時的遠(yuǎn)程監(jiān)控，如圖5所示。甚至可以將機床的梯形圖傳送至遠(yuǎn)程的控制主機，用梯形圖實施機床故障的遠(yuǎn)程診斷。為保證生產(chǎn)的安全性，梯形圖必須用密碼保護，以防無關(guān)人員修改。 4. 基于Internet的數(shù)據(jù)通訊模塊 　　 由于生產(chǎn)狀況的千變?nèi)f化，生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)很多隨機的情況，因此不同地點、不同 部門的專業(yè)人員要對同一設(shè)備進行工作，就需要有一個自由交流的平臺，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交互、經(jīng)驗交流，最終實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本模塊在基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，為客戶提供了文字交流的平臺，如圖6所示。 四、系統(tǒng)的初始化 　　 FANUC系統(tǒng)的以太網(wǎng)功能是通過以太網(wǎng)卡或FANUC快速以太網(wǎng)卡遵循TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)的。網(wǎng)絡(luò)控制軟件要與數(shù)控機床進行正常通訊，需進行以下設(shè)置： 　　 ·設(shè)置控制計算機側(cè)的TCP/IP協(xié)議； ·設(shè)置CNC側(cè)的以太網(wǎng)卡和內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)； ·物理連接個人計算機和CNC。 五、JCSDNC（Ethernet）的應(yīng)用 　　 以太網(wǎng)聯(lián)接的最大難點就是對數(shù)控系統(tǒng)提出了較高的要求，即數(shù)控系統(tǒng)必須具有以太網(wǎng)功能，這只有在較高配置的數(shù)控系統(tǒng)中才能實現(xiàn)。并且由于各數(shù)控生產(chǎn)商在以太網(wǎng)功能方面提供的開發(fā)包各不相同，系統(tǒng)集成商必須針對不同的數(shù)控系統(tǒng)做相對獨立的開發(fā)工作。在存在多種數(shù)控系統(tǒng)的加工環(huán)境下，各子系統(tǒng)的兼容就顯得尤為重要。 　　 基于以太網(wǎng)方式的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在傳輸速度上、以及對底層設(shè)備的控制方面都有傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模式無法相比的優(yōu)越性，在硬件聯(lián)接方面也更加方便快捷，基本可以滿足中小企業(yè)在加工、制造過程中對生產(chǎn)狀況控制的需要。